采用新型优化方法设计含真菌蛋白的文化可接受、营养均衡且低碳排放的芬兰膳食

为解决肉类消费带来的高GHGE问题，研究人员开发了一种包含真菌蛋白的饮食优化模型，通过二次规划最小化膳食偏差并纳入可接受性约束。结果显示，在营养充足基础上逐步减排时，真菌蛋白可替代红肉和加工肉类，实现气候友好型膳食，为新型食品研究提供了实用工具。

　　

随着全球人口增长和饮食结构变化，肉类消费量持续攀升，给环境带来沉重负担。食品系统产生的温室气体排放（GHGE）已成为气候变化的重要推手，而减少肉类消费常被视为降低GHGE的关键策略。然而，要实现可持续饮食转型并非易事——消费者长期形成的饮食习惯和文化偏好构成了巨大障碍。在此背景下，新型肉类替代品（meat alternatives）应运而生，它们试图模仿传统肉类的口感和外观，以期缓解减少肉类消费的阻力。其中，真菌蛋白（mycoprotein）因其独特的纤维结构和功能特性，展现出巨大潜力。

尽管肉类替代品前景广阔，但公众对其营养品质、健康影响及环境效益仍存疑虑。现有研究多采用饮食优化模型探讨新型食品的潜力，但这些模型往往忽略了一个关键因素：消费可接受性。它们通常假设肉类替代品可以完美替代传统肉类，导致模拟结果过于理想化，与实际消费行为存在较大差距。为了填补这一研究空白，赫尔辛基大学的研究团队开发了一种创新的优化模型，专门用于模拟含肉类替代品的饮食，并更有效地考量饮食可接受性。他们以芬兰为案例，探索真菌蛋白在可持续饮食中的作用，研究成果发表在《Current Developments in Nutrition》上。

研究人员采用多学科交叉方法，整合了营养学、环境科学和经济学数据。主要技术方法包括：1）基于芬兰FinDiet2017膳食调查数据构建包含79种食物类别的数据库；2）采用二次优化模型最小化与当前饮食的加权偏差，并引入惩罚权重反映消费者偏好；3）设置营养充足性约束（30种宏量营养素、13种维生素和18种矿物质）；4）通过逐步施加GHGE减排约束模拟不同情景；5）使用生命周期评估（LCA）计算食物碳足迹；6）利用敏感性分析测试模型稳健性，包括比较二次模型与分段线性模型性能。

Substitutions within the meat group

研究发现，在营养充足的“NUTR”饮食情景中，肉类总消费量较当前水平下降18%（男性）和13%（女性），其中加工肉制品减幅最大，而真菌蛋白摄入量增加至27.3克（男性）和5.9克（女性）。当逐步施加GHGE减排约束时，红肉和加工肉类被家禽和真菌蛋白替代——减排40%前家禽替代为主，之后真菌蛋白占比反超。以能量计算，真菌蛋白的单位能量显著低于家禽（355.6kJ/100g vs 911.7kJ/100g），但在GHGE减排55%的情景中，真菌蛋白贡献了肉类组25%的碳减排，成本占比却高达67%。

Substitutions between food groups

全饮食分析表明，为实现GHGE减排目标，乳制品组能量占比从当前的16.4%降至6.4%（男性），主要是奶酪和发酵乳制品消费减少。水果、饮料和鱼类的消费量也有所下降，而谷物消费大幅增加（男性增长69.2%），包括早餐谷物、黑麦面包和多谷物面包。豆类和淀粉类食物能量占比小幅上升，但对总GHGE和成本的贡献始终较小。

Food group contributions to nutrient intakes in the optimized diets

营养贡献分析显示，肉类组是维生素A、B族维生素（B1、B3、B6、B12）、铁、锌和硒的重要来源。在优化饮食中，真菌蛋白的添加足以维持肉类组对锌和硒的贡献，但维生素A和铁的摄入需通过增加脂肪、蔬菜和谷物消费来补偿。值得注意的是，真菌蛋白的加入使肉类组对核黄素（B2）和膳食纤维的贡献显著提升。同时，肉类组对钠的贡献从20%降至4%，有助于控制钠摄入超标问题。

Sensitivity analysis

敏感性分析验证了模型的稳健性：1）使用市售真菌蛋白产品营养数据时，其摄入量低于基础模型（18.4g vs 27.5g），但替代模式相似；2）移除惩罚权重后，真菌蛋白摄入量增加40%，证实权重有效捕捉了消费偏好；3）真菌蛋白GHGE系数±50%变动对结果影响较小；4）与分段线性模型相比，二次模型产生的饮食结构更均衡合理，避免了“角点解”问题。

研究结论表明，真菌蛋白作为肉类替代品可支持饮食转型——在营养充足饮食中引入少量真菌蛋白即可将肉类消费减量控制在18%以内，远低于无肉类替代品时35.4%的减量需求。在实现GHGE减排目标的同时维持肉类消费水平，需要增加真菌蛋白占比，但其营养局限性（缺乏某些维生素和铁）需要通过其他食物组补偿。从成本角度看，尽管真菌蛋白价格与牛肉相当，但通过替代昂贵的红肉和加工肉类，整体肉类组成本反而降低2.8%-23.0%。

该方法学创新体现在：1）通过惩罚权重量化肉类与替代品的不完全替代性；2）证明二次模型比线性模型更能产生现实可行的饮食方案；3）提供了一种平衡营养、环境和文化可接受性的框架。然而研究也存在局限：基于成分而非产品的营养数据可能高估效益；固定肉类组消费量的假设需进一步验证；未考虑价格动态变化和市场响应。

这项研究为探索新型食品在可持续饮食中的作用提供了重要方法论工具，其模型可灵活应用于其他肉类替代品和地区场景。未来研究需要整合经济偏好数据、纳入健康约束（如水果蔬菜摄入量），并通过均衡模型分析宏观供需影响，从而更全面地把控饮食转型的系统性效应。